[发明专利]一种光学活性炔丙基类聚合物乳液的制备方法

说明书

技术领域：

本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种具有光学活性的炔丙基类聚合物乳液的制备方法。

背景技术：

一个物质旋转偏振光振动平面的能力称为光学活性，而该物质被称为光学活性物质。只有含有手性碳的分子才具有光学活性。这是由于物质折射或吸收左旋圆偏振光和右旋圆偏振光的程度不同而产生的一种现象。光学活性又被称为旋光性。

大多数物质对偏振光的振动面不发生影响，例如水、乙醇、丙酮、甘油及氯化钠等；另外一些物质却能使偏振光的振动面发生偏转，如纯乳酸(D或L)及葡萄糖的溶液。能使偏振光的振动面发生偏转的物质具有旋光性，叫做旋光性物质；不能使偏振光的振动面发生偏转的物质叫做非旋光性物质，它们没有旋光性。

光学活性聚合物具有普通聚合物所不具备的优异性能及广阔的应用前景，越来越受到重视，而主链能够形成规整二级结构的聚合物相对来说更为重要，也更有应用价值，因此这类光学活性聚合物通常因“手性放大”效应而具有高光学活性。

具有规整二级结构的聚合物可以分为(内)外消旋聚合物和旋光性聚合物，当对映异构体的含量出现不同的时候，会产生旋光性高分子。旋光性高分子在结构上具有的空间特异性可以使之能够有选择地与消旋体中的某一个对映体作用，因此在消旋体拆分中具有很重要的应用潜力。另外，旋光性高分子有望用作诱导剂、催化剂等，从而实现高效高选择性的不对称合成。至今人类合成的光学活性聚合物主要有聚醛、聚硅烷、聚异氰化物、聚异氰酸酯，聚乙炔类等聚合物以及一些低聚物，设计、合成光学活性聚合物，探索其结构与性能之间的内在联系，已经成为当今高分子科学领域最具前沿的课题之一。

本发明所涉及反应机理为配位-乳液聚合反应机理。配位聚合是指聚合单体在过渡金属配位催化作用下的聚合反应。乳液聚合是制备高分子聚合物的常规方法之一，应用非常广泛，我们最为常用的常规乳液聚合，就是以油相为分散相，水为连续相的水包油型乳液聚合，许多高分子材料，如合成橡胶、胶粘剂、涂料、合成树脂、浸渍剂、光亮剂、添加剂等都采用该方法制备。本发明是在传统乳液聚合基础上，选用手性N-炔丙基类大分子单体遵循配位聚合机理进行聚合，不仅可保留传统乳液稳定性高的优势，更重要的是使所得乳液具有很强的光学活性，大大提高了炔丙基类聚合物乳液的应用范围。

传统的取代乙炔聚合物只能通过溶液聚合得到，这种方法得到的取代聚乙炔易降解，不能长久保存，并且很容易受到极性溶剂影响，使其光学活性降低甚至消失，从而缩小了其应用范围。本发明是光学活性炔丙基类聚合物乳液的制备，所得乳液能够显示出很强的光学活性。与传统的溶液聚合相比，乳液聚合法得到的炔丙基类聚合物也具有更好的稳定性。由于本发明是采用乳液聚合，就为其提供了广阔的应用前景，例如感光涂料，手性分离剂等。本发明中可以根据要求选用不同的乳化剂及乳化剂配比制备光学活性聚合物乳液，得到的乳液外观为半透明到透明，非常稳定，能够保存半年以上，这是本发明的特点。

发明内容：

本发明的目的是制备具有光学活性乳液。本发明采用N-炔丙酰胺、N-炔丙磺酰胺和N-炔丙脲为单体，极性溶剂为助乳化剂。乳化剂水溶液中滴加入单体溶液，待乳化剂完全包覆单体后，再滴加入催化剂溶液，通氮保护，聚合反应开始，反应3小时。所得乳液即为目标乳液，所得乳液具有很好的光学活性。基于以上相关背景，本发明系制备具有光学活性乳液，所得乳液必将在感光和偏光涂料等领域有广阔的应用前景。

本发明提供了一种光学活性炔丙基类聚合物乳液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将乳化剂溶于去离子水中，搅拌得到乳化剂水溶液；

(2)向上述乳化剂水溶液中滴加溶于溶剂的炔丙基单体溶液，搅拌至炔丙基单体被乳化剂完全包覆，乳化剂与炔丙基单体摩尔比为3∶1～14∶1；所用溶剂为极性助乳化剂；所采用的炔丙基单体为N-炔丙酰胺单体、N-炔丙磺酰胺单体和N-炔丙脲单体之一；

(3)加入与炔丙基单体摩尔比为1∶50～1∶500的过渡金属催化剂，在氮气保护下，开始聚合反应；

(4)密封容器，于30℃水浴中搅拌，搅拌速率为300-350r/min，反应3小时后所得产物即为光学活性炔丙基类聚合物乳液。

得到的炔丙基类聚合物乳液可以用圆二光色谱仪和旋光仪直接表征其光学活性，由于本发明采用o/w体系，所以在进行光学活性表征时，要取一定乳液加水稀释为不同浓度乳液分别进行对比测试。其具体表征手段为：1)用紫外-可见光谱(UV-vis)及圆二色光谱(CD)表征聚合物的二级结构；2)用旋光仪测定单体、聚合物和聚合物乳液的比旋光度，以测定其光学活性。